Передавання аналогових та цифрових сигналів в аналоговому вигляді

1.

Інформаційно-комунікаційні систем. Частина І
Блок змістових модулів 2. Системи передачі
даних та системи зв’язку
Тема 6-7
Передавання аналогових та цифрових сигналів
в аналоговому вигляді

2.

Зміст
• Види аналогової модуляції сигналів
• Сигнал
• Методи класичної модуляції цифрових сигналів:
амплітудна, фазова, відносно фазова та частотна
маніпуляції
• Методи багаторівневої маніпуляції
• Метод квадратурно-амплітудної маніпуляції
• Метод треліс-модуляції

3.

1. Види аналогової модуляції
Модуляція –
• це процес накладання інформації (або модуляційного
сигналу) на другий сигнал з більш високою частотою f0, яка
називається несучою частотою, причому, як правило
f0 = (fmax-fmin)/2.
• fmin÷fmax – смуга пропускання каналу
• Використовується для передачі дискретних даних, які
мають широкий спектр по аналоговим лініям, які мають
вузьку смугу пропускання
x(t) = A cos(2 ft + ),
де A – значення амплітуди сигналу в момент часу t;
f – частота несучої сигналу;
– початкова фаза сигналу.
Демодуляція –
• це процес, зворотний модуляції, що полягає у відновленні
даних на основі вхідного модульованого сигналу.

4.

Сигнал
Амплітуда
Аналогова форма
предствалення сигналу
Час
Амплітуда
Цифрова форма
предствалення сигналу
Час

5.

Представлення сигналу в часі
Періодичний сигнал
Аперіодичний сигнал

6.

Поняття фазового зсува

7.

Поняття зміни фази

8.

Варіації амплітуди та частоти
Амплітудні варації
Частотні варації

9.

Представлення сигналу
Часова діаграма
Амплітудно-частотна
характеристика

10.

Постійна складова сигналу
Часова діаграма
Амплітудно-частотна
характеристика

11.

Постійна складова складного сигналу
Часова діаграма
Амплітудно-частотна
характеристика

12.

Методи аналогової модуляції
• Амплітудна модуляція – Amplitude Modulation (AM, ASK)
• виконується зміна амплітуди несучого коливання
• Фазова модуляція – Phase Modulation (PM, PSK)
• виконується зміна фази несучого коливання
• Частотна модуляція - Frequency Modulation (FM, FSK)
• виконується зміна частоти несучого коливання

13.

2. Методи класичної маніпуляції цифрових
сигналів
Амплітудна маніпуляції –
• Переваги:
• має вузьку ширину спектру АМ сигналу;
• проста схема отримання модульованого сигналу;
• Недоліки:
• низька завадостійкість;
• неефективне використання потужності джерела сигналу.

14.

Методи класичної маніпуляції цифрових сигналів
Частотна маніпуляція –
• Переваги:
• висока завадостійкість;
• ефективне використання потужності джерела сигналу;
• проста схема отримання модульованого сигналу;
• Недоліки:
• велика ширина спектру модульованого сигналу

15.

Методи класичної маніпуляції цифрових сигналів
Фазова маніпуляція –
• Переваги:
• висока завадостійкість;
• ефективне використання потужності джерела сигналу.
• Недоліки:
• велика ширина спектру модульованого сигналу;
• складна схема отримання модульованого сигналу.

16.

Часові та спектральні діаграми модульованих
сигналів для різних видів маніпуляцій
а) Дискретний
сигнал
б) Несучий
сигнал
в) Амплітудна
маніпуляція
г) Частотна
маніпуляція
д)Фазова
маніпуляція
е) Відносно-фазова
маніпуляція

17.

4. Методи багаторівневої маніпуляції
• Багаторівнева амплітудна маніпуляція
• Багаторівнева фазова маніпуляці
• Багаторівнева частотна маніпуляція
• Самостійна робота студента
• Лабораторна робота №№ 1-4
• Глава 1. Модуляция – С. 28-37
• Крук Б.И. Телекоммуникационные системы и сети. Том 1.
Современные технологии / Б.И. Крук, В.Н. Попантонопуло,
В.П. Шувалов. – Изд. 3-е испр. и доп. - М.: Горячая линияТелеком, 2003. — 647 с. — ISBN: 5-93517-088-4
• Глава 2. Цифрова модуляція С. 50-63
• Климаш М.М. Технології безпровідного зв’язку / М.М.
Климаш, В.О. Пелішок, П.М. Михайленич. – Львів, 2007. –
818 с.

18.

4. Квадратурно-амплітудна маніпуляція
• Поняття сигнального сузір’я
• відстань визначає амплітуда сигналу;
• кут визначає фазовий зсув.
відстань
Точка визначає стан сигналу
кут

19.

N-PSK (N-PM) сигнальне сузір’я
Бітова швид. = 2 x бодова
швидкість
Бітова швид. = 3 x бодова
швидкість

20.

Квадратурно-амплітудна модуляція (КАМ)
• При КАМ (Quadrature Amplitude Modulation, QAM)
• змінюється як фаза, так і амплітуда сигналу, що дозволяє
збільшити кількість біт, які кодуються;
• підвищується завадостійкість порівняно з АМ.
1 амплітуда, 4 фази
2 амплітуди, 4 фази

21.

КАМ діаграми
V.29
4 амплітуди
8 фаз
WE 209
3 амплітуди
12 фаз
2 амплітуди
8 фаз

22.

5. Трелліс-модуляція
Приклад синального сузір’я
Приклад синального сузір’я
в каналі із завадами

23.

Трелліс-модуляція
• Трелліс-модуляція (Trellis Coded Modulation, ТСМ).
• використовується разом з КАМ;
• застосовується до КАМ;
• дозволяє підвищити завадозахищеність передачі інформації
разом зі зниженням вимог до відношення сигнал/шум в каналі
на 3-6 дБ;
• число сигнальних точок збільшується вдвічі за рахунок додавання до інформаційних біт одного надлишкового, утвореного
шляхом згортального кодування